簡要介紹天然藥物化學中常用的輔助軟件

錢聲艷 張權 王倩

摘要：天然藥物化學是運用現代科學理論與方法研究天然藥物中化學成分的一門實踐學科。特別在科學技術發展的今天，隨著質譜聯用技術發展的應用，各種輔助軟件的推出，天然藥物化學學科中的提取分離、結構解析等工作不僅大大降低了，而且很大程度上降低了天然藥物成分重復發現的幾率，增加了活性新天然產物發現的概率。筆者結合從事多年的天然藥物研究學習工作的實踐出發，簡要介紹了從事天然藥物化學研究中相關的輔助工具及軟件，為其他從事天然產物化學學習工作者提供借鑒。

關鍵詞：天然藥物化學；分離鑒定；輔助工具及軟件

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）08-0271-02

一、SciFinder Scholar數據庫

SciFinder Scholar是由美國化學學會（American Chemical Society，ACS）的化學文摘服務社（Chemical Abstract Service，CAS）編輯出版的。它是化學和生命科學研究領域中不可或缺的研究工具，也是世界上信息量最大、最具權威性的檢索系統之一。對于從事天然藥物化學研究相關工作的人來說，SciFinder Schola是必不可少的文獻檢索工具，貫穿于整個天然藥物化學研究的每一個環節，無論是研究方向確定、譜學解析過程，還是后續的活性研究。以夾竹桃科山橙屬思茅山橙化學成分及活性研究為例。首先，在SciFinder中以思茅山橙拉丁名進行搜索，結果會出現思茅山橙已經報道的化學、生命科學研究領域相關的研究文獻，檢索結果數據龐大，很多檢索結果不是需要的，此時需要提煉，在SciFinder中點擊Refine后出現搜索框，在搜索框中輸入要提煉的內容。此外，也可以點擊它給的提煉內容，如語言筆者選擇的是英語和漢語，雜志筆者選有機快報，等等。此外，它還可以提供化學結構式、分子式等檢索，通常通過譜圖解析后確定化學結構式需要進一步查詢該化合物的相關信息，主要是化合物新穎程度、活性等相關信息。

二、ChemDraw

ChemDraw是由美國劍橋公司制作的桌面化學軟件ChemOffice的組成之一，是目前世界上最受歡迎的化學繪圖軟件，可以建立和編輯與化學有關的一切圖形，如繪制化學結構式、反應式、分子軌道以及立體圖形等，還可以預測分子常見的物理性質，對結構按照IUPAC原則命名，可以根據結構式來預測其質譜、碳譜和氫譜數據等。ChemDraw這些功能中繪制化學結構式是其基本功能，在各類文章的撰寫都用到，運用該軟件畫出的結構式清晰美觀，此外還可以在Word和ChemDraw中隨時互動。其次還可以運用它做分離流程圖，最后結構解析過程中可以預測氫譜、碳譜數據及質譜數據，可以初步檢測我們解出的化學結構是否合理，也可以在解出正確的化學結構時幫助我們準確進行數據歸屬。在推論化學結構的生物合成途徑時，運用該軟件畫出各種反應式。

三、EndNote文獻管理軟件

在從事天然藥物化學研究過程中，文獻信息檢索或情報檢索貫穿整個實驗的各個環節，特別是在課題研究、論文寫作中特別是研究生的畢業論文及綜述論文會引用較多的文獻。隨著計算機技術及互聯網的發展，特別是大數據時代的到來，文獻資源的數量急劇增多，使得引文的整理標注和排序的工作量激增。EndNote文獻管理軟件不僅可以解決引文標注和排序問題，同時在撰寫論文時可以根據選擇期刊的類型，在插入引用文獻時，根據期刊的類型，按格式插入引用文獻。在從事天然化學工作時，得到的研究成果多數以論文的形式發表，撰寫論文一投即中的概率很小，多數是需要投多個期刊雜志，每個期刊格式要求不一樣，特別是參考文獻部分，需要花費大量的時間修改文獻格式，這時使用EndNote文獻軟件可以節約大量的時間。

四、MestReNova核磁共振譜圖處理軟件

核磁共振波譜學是一門新興且發展迅速的科學。它不僅通過化學位移了解了有機化合物氫原子和碳原子的信息，還可以通過耦合常數推斷出化合物的順反異構，旋光異構及苯環上的取代位置。目前已成為有機分子結構解析以及物質理化性質表征的常規技術手段之一，在化學、醫藥、生物等領域廣泛使用。上世紀20—30年代，化合物結構解析主要依靠化學手段，如官能團化學反應、糖降解、制備衍生物等。以鎮痛藥嗎啡為例，從發現單體到確定結構花了一百多年的時間。但從上世紀50—60年代，質譜及核磁共振波譜的發展，降壓藥利血平從分離到結構確定再到化學全合成僅花了四年的時間。鑒于核磁共振譜圖在結構解析方面的重要地位，需要功能齊全、操作方便的核磁處理軟件來處理通過核磁共振儀器所得到的核磁共振譜圖。

MestReNova核磁數據處理軟件是繼Mestrec之后Mestrelab Research SL公司推出的又一主打產品，應用于核磁及GC/LC-MS數據的處理分析、預測、發表及數據的儲存、檢索以及管理等功能，具有功能強大健全、操作簡便人性化、處理結果準確美觀等優勢。

五、天然產物數據庫（Dictionary of Natural Products，DNP）

天然產物詞典（DNP）是一部綜合的并全面編輯的天然產物數據庫，并躍升成為有機化合物詞典（Dictionry of Organic Compounds，DOC）的姐妹篇。自19世紀30年代創立以來，經過多次的連續的版本更新，始終保持著天然產物信息資源的領先地位。天然產物在線數據庫幾乎收集了報道的已知天然產物，并且內容被很好的組織安排，以方便廣大從事天然產物化學學習工作者檢索。該數據庫目前可以從多種渠道檢索已知的天然產物，可以根據分子式、分子量、質譜數據，旋光等展開檢索。檢索結果呈現分子式、化合物的文獻來源、CAS登記號碼、UV最大吸收峰等相關信息。從事天然藥物次生代謝產物分離鑒定，特別是在從事結構解析的過程中，天然產物數據庫可以在很大程度上幫助我們進行結構解析，根據質譜結合1D NMR及DEPT推出化合物的分子式，根據分子式進行檢索，得到一系列的結構式，根據化合物1D NMR的各種原子的數據特征，基本可以確定化合物的結構骨架。確定骨架后，根據DNP檢索結果中參考文獻的來源，文獻進一步提供該化合物碳及氫的數據歸屬，進而再次確定化合物結構。

六、ACD/Labs譜圖解析輔助軟件

ACD/Labs的譜圖解析軟件主要為化學結構鑒別、分子結構解析和化學分析提供解決方案。其軟件包括1D和2D NMR（核磁共振）、質譜（MS）、紅外（IR）等，與大多數廠家軟件的格式相兼容，可以用來對大多數廠家軟件進行數據處理和貯存。對于天然藥物化學工作來說，ACD/Labs軟件有幾個功能可以使用：（1）根據1D和2D NMR（核磁共振）、質譜（MS）、紅外（IR）譜圖對比其數據，可以有效的進行化合物結構鑒定。此外，可以根據譜圖的數據，結合質譜（MS）、紅外（IR）等，軟件再根據數據庫的數據可以模擬出一個合理的結構式，為其復雜的結構及全新骨架化合物的解析提供借鑒。（2）ACD/Labs的色譜系列軟件是從事分離的科研人員能夠檢索起始的分離方法、預測保留時間、模擬新化合物的分離以及在實驗室環境中將所得數據與已知的知識進行結合。通過使用綜合物理化學系列軟件和ACD/Labs獨特的以化學結構為基礎的色譜譜圖儲存和檢索功能，可以預先選擇最優高壓液相色譜和氣相色譜分離條件。（3）ACD/Labs提供的化學畫圖工具軟件可以畫出與正式發表的文件相媲美的化學結構和裝置圖。此外，它還可以儲存化學結構、數據和報告，并可以對所有這些進行搜索。（4）ACD/Labs的化學命名系列軟件可以精確地獲得幾乎所有有機、生化、有機金屬和無機結構的化學名稱。此外，也可以輸入系統和通俗化學名稱后，可以獲得精確的化學結構。

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